家蠶人工飼料研究進(jìn)展＊

何金濤，占鵬飛，郝志華，王華兵

（1.浙江大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058； 2.湖州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 湖州 313000）

家蠶是一種良好的生物反應(yīng)器、模式昆蟲、經(jīng)濟(jì)昆蟲，主食桑葉，在生產(chǎn)上常被視為單食性昆蟲。在科研上，家蠶廣泛應(yīng)用于昆蟲生理生化、遺傳和病理等研究，這些研究對(duì)無菌蠶有著高研發(fā)需求[1]。家蠶人工飼料是根據(jù)蠶的食性特點(diǎn)和營養(yǎng)要求配制成的用以代替桑葉的飼料。由于人工飼料加工生產(chǎn)的可封閉性，人工飼料的無菌飼育具有高效、污染風(fēng)險(xiǎn)低、突破季節(jié)限制、可標(biāo)準(zhǔn)化程度高的優(yōu)點(diǎn)[2～4]。在市場(chǎng)上，工廠化養(yǎng)蠶是集品種改良、飼料調(diào)配、蠶病防治、環(huán)境控制等多項(xiàng)技術(shù)于一體的規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、集約化現(xiàn)代養(yǎng)蠶方式，而人工飼料是工廠化養(yǎng)蠶的基礎(chǔ)。人工飼料能顯著提高生產(chǎn)的可控性及標(biāo)準(zhǔn)化，是實(shí)現(xiàn)工廠化高效生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蠶繭的關(guān)鍵。人工飼料適用生長階段的增加和成本的降低，有利于降低養(yǎng)蠶業(yè)對(duì)桑的依賴，增強(qiáng)對(duì)自然災(zāi)害的抵抗能力；另一方面，桑樹及其副產(chǎn)品資源也會(huì)更多地向食品、生態(tài)等行業(yè)傾斜，這意味著蠶桑業(yè)將與其他產(chǎn)業(yè)不斷加深連接，向多方向、多維度發(fā)展，增強(qiáng)對(duì)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的抵抗能力。

最早開始家蠶人工飼料研究與應(yīng)用的國家是日本。在1930年日本已有相關(guān)報(bào)道，1960年人工飼料養(yǎng)蠶試驗(yàn)成功，1977年開始推廣，到80年代已有約50%的家蠶原種以人工飼料飼養(yǎng)；90年代成功培育廣食性蠶品種，實(shí)現(xiàn)稚蠶工廠化人工飼料育[5～7]。隨蠶業(yè)萎縮，日本對(duì)家蠶人工飼料研究逐漸放緩。

我國自上世紀(jì)70年代開始研發(fā)和引進(jìn)飼料配方，通過動(dòng)物飼料學(xué)知識(shí)對(duì)飼料配方參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到提高效率、降低成本、增加飼料適用范圍的目的。1974年成功進(jìn)行家蠶人工飼料飼育[8]。隨勞動(dòng)力成本快速攀升，中國發(fā)達(dá)地區(qū)蠶業(yè)同日本一樣出現(xiàn)了一定程度的萎縮；與日本不同的是，我國蠶桑文化更為濃厚，對(duì)家蠶人工飼料的研究不僅有著科研與市場(chǎng)需求，還有著文化需求[9]。

1 研究進(jìn)展

因技術(shù)難度大、成本較高等問題，我國90年代初開展的稚蠶人工飼料育生產(chǎn)未能得到良好發(fā)展。而近十幾年的研究也正圍繞這些問題展開。研究者根據(jù)基礎(chǔ)飼料學(xué)研究方法，從pH、各大營養(yǎng)素含量、家蠶品種、加工技術(shù)等角度研發(fā)和改進(jìn)家蠶人工飼料配方，還可用不同的人工飼料配方飼養(yǎng)不同用途的蠶。此外，由于全封閉工廠化養(yǎng)殖仍未發(fā)展成熟，在人工飼料配方的研發(fā)中，原料與加工、品種、環(huán)境等因素不可忽視，多數(shù)用于非無菌養(yǎng)殖的人工飼料配方往往需要著重考慮防腐和抗菌。

1.1 成本與成效

在對(duì)飼料原料的選擇與替代上，同傳統(tǒng)動(dòng)物飼料一樣，人們傾向于營養(yǎng)全面、易吸收、低價(jià)易得的原料。如基礎(chǔ)營養(yǎng)素可由秸稈粉、甘薯粉、棉籽餅、纖維素粉、桑嫩芽葉粉等替代，成型劑可由低成本的卡拉膠、促食促生長發(fā)育的玉米粉等替代[10～13]。受飼料原料與加工、家蠶品種、養(yǎng)殖環(huán)境限制，普通家蠶的人工飼料育需要添加防腐及抗菌劑。考慮到飼料的成本、發(fā)育、攝食性等因素，中日學(xué)者篩選并分析了山梨酸、丙酸、苯甲酸、尼泊金乙酯、復(fù)合防腐劑等多種防腐抗菌劑替代品[14～17]。在產(chǎn)絲用家蠶飼養(yǎng)方面，蔡凌月指出使用添加二氧化鈦、氧化石墨烯、氧化鋁納米粒子的人工飼料可提高蠶絲性能，為綠色、低成本、高質(zhì)量的規(guī)模化產(chǎn)絲提供可能[18]，在以蠶蛹為主要養(yǎng)殖目標(biāo)時(shí)，可適當(dāng)提高配方中蔗糖的占比[13，19]。

飼料配方配比與效率研究上，目前相關(guān)公開報(bào)道較少。劉艷偉等從指標(biāo)、品種、生理、環(huán)境、桑、外源物質(zhì)六方面總結(jié)了家蠶人工飼料效率相關(guān)研究，指出家蠶的人工飼料在養(yǎng)殖效率上存在很大的進(jìn)步空間[20]。陳瑞英等以正交試驗(yàn)法詳細(xì)分析并選拔出無菌飼育用稚蠶的人工飼料配方[21]。

1.2 攝食研究

家蠶攝食消化研究是人工飼料研究的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。人工飼料硬度、pH、含水率等理化性質(zhì)和一些誘食，咬食，吞咽因子等對(duì)家蠶攝食發(fā)育有著很大影響[10，22，23]。味覺感受、消化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)家蠶食物選擇和單食性的形成有重要作用[24]。研究表明低攝食性蠶的味覺反應(yīng)比高攝食性蠶敏感[25]，高低食性家蠶基因的差異表達(dá)可能與人工飼料攝食性有關(guān)[26]。對(duì)家蠶嗅覺、味覺、化學(xué)感受蛋白等蛋白和機(jī)制的研究，能幫助我們改變配方中家蠶喜食物質(zhì)和趨避物質(zhì)從而提高人工飼料攝食性[27]。徐世清和崔為正團(tuán)隊(duì)[28，29]對(duì)人工飼料育家蠶腸道微生物的研究顯示其腸道微生物組成相較于桑育家蠶存在顯著差異，因此，未來可能可以對(duì)家蠶進(jìn)行微生物工程，通過選擇腸道菌群的方式提高人工飼料效率和穩(wěn)定性[30]。譚安江團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)家蠶GR66基因敲除體能取食多種植物，為多食性家蠶的培育提供了重要基礎(chǔ)[31]。

1.3 遺傳

考慮到飼養(yǎng)效果、成本等因素，人工飼料至今仍無法完全替代桑[32]。篩選或主動(dòng)培育人工飼料適應(yīng)性品種是提高飼育效率的有效方法。人們研究了不同品種家蠶的人工飼料適應(yīng)性和攝食性遺傳規(guī)律，為品種篩選及培育提供了大致方向[33～36]。在遺傳資源攝食性調(diào)查的基礎(chǔ)上，有眾多研究者對(duì)家蠶種質(zhì)資源進(jìn)行比較篩選，進(jìn)而培育出適合我國的實(shí)用化品種。對(duì)人工飼料適應(yīng)性較好的有“雜A”、菁松 ×皓月、R9501×RB、春蕾 ×鎮(zhèn)珠、ZHG×春、優(yōu)食一號(hào)等[36～41]。

總的來說，現(xiàn)代家蠶人工飼料研發(fā)從適應(yīng)人工給食，向適應(yīng)規(guī)模化、工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展；從飼料適應(yīng)品種，向飼料、品種和環(huán)境條件相互適應(yīng)發(fā)展。

2 實(shí)用化進(jìn)展

日本人工飼料科研與實(shí)用化起步較早，人工飼料飼育稚蠶、桑飼育大蠶的飼育體系起步于70年代，至90年代基本成熟。中文文獻(xiàn)及國家專利局檢索表明我國家蠶人工飼料起步遲。為適應(yīng)新時(shí)代，歷史悠久的中國蠶桑業(yè)需要依靠專業(yè)化、工廠化新技術(shù)，向生態(tài)、多元、高效益、可持續(xù)的方向發(fā)展[42]。近年來人工飼料商業(yè)實(shí)用化開始迅速發(fā)展，江蘇省于2010年開始推廣人工飼料并制訂如DB3206/T167-2011《家蠶小蠶人工飼料飼育技術(shù)規(guī)程》、DB3206/T403-2015《全齡人工飼料養(yǎng)蠶技術(shù)規(guī)程》等一系列標(biāo)準(zhǔn)，并于2014年率先實(shí)現(xiàn)家蠶人工飼料養(yǎng)殖。2015年在江蘇如東投產(chǎn)的全國首個(gè)家蠶人工飼料項(xiàng)目，標(biāo)志著家蠶人工飼料走向?qū)嶋H生產(chǎn)[43]，桑樹將從蠶業(yè)解放出來，并逐漸流向生態(tài)、食品等其他產(chǎn)業(yè)。蠶桑業(yè)將向多元輻射增長方式轉(zhuǎn)變[44]。2019年1月浙江巴貝集團(tuán)正式宣布攻克人工飼料工廠化養(yǎng)蠶技術(shù)，研發(fā)并完善了適應(yīng)性蠶種、現(xiàn)代化生產(chǎn)方式和穩(wěn)定的工廠化生產(chǎn)質(zhì)量保證體系，實(shí)現(xiàn)了家蠶飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化和全齡工廠化，其生絲質(zhì)量達(dá)5A級(jí)[45]。全齡人工飼料工廠化養(yǎng)蠶技術(shù)的成功標(biāo)志著蠶桑業(yè)從勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。

3 展望

生命科學(xué)研究是人工飼料深入研發(fā)的源動(dòng)力。蠶作為鱗翅目模式昆蟲，以多組學(xué)分析、基因組計(jì)劃、遺傳學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)研究眾多[46，47]，信息時(shí)代新型技術(shù)和智能化手段也將給家蠶人工飼料發(fā)展帶來革命性的進(jìn)步。未來家蠶人工飼料發(fā)展將在品種、飼料、環(huán)境相互適應(yīng)下，以多指標(biāo)、多參數(shù)、高效率、自動(dòng)化處理為手段研發(fā)低成本優(yōu)質(zhì)人工飼料，以科技創(chuàng)新改進(jìn)發(fā)展模式，推動(dòng)蠶桑產(chǎn)業(yè)升級(jí)。